5 Minutės
Kompaktiški, neinvaziniai jutikliai atneša proaktyvų nuovargio aptikimą į kasdienį gyvenimą
Nuovargis mažina saugumą, našumą ir gyvenimo kokybę sporte, transporte ir klinikinėje priežiūroje. Naujos jutiklių technologijos, kurios yra mažesnės, mažiau invazinės ir leidžia nuolatinį stebėjimą, gali pakeisti budrumo valdymą realiomis sąlygomis. Tyrėjai pristato dėvimą akies sekiklį, pagamintą iš cilindrinio anglies nanovamzdelių ir popieriaus kompozito (CCPC), kuris be odos kontakto ar tradicinių kameros sistemų matuoja patvirtintus vizualinius biomarkerius — akių užmerkimo trukmę ir žiobrėjimų dažnį. Rezultatas: objektyvus, realaus laiko nuovargio vertinimas, kurį galima integruoti į akinių rėmus, darbo procesus ir transporto sistemas.
Išmanus akies jutiklis su jutiklio sluoksnių skerspjūviu (viršuje). Kreditas: Tianyi Li et al., Adv Sens Res, 2025.
Tradiciškai nuovargio vertinimui naudojami darbo imlūs laboratoriniai tyrimai (EEG, seilių kortizolis), invazyvus kameros pagrindu veikiantis akių sekimas arba subjektyvios apklausos. Šie metodai yra riboti nuolatiniam kasdieniam stebėjimui: kameros jautrios judesiams ir aplinkinei šviesai, elektrookulografijai reikia odos kontakto, o daug klinikinių priemonių yra lėtos arba nepraktiškos judant. Suderindami medžiagų inžinerijos pažangą su mašininio mokymosi ir duomenų fuzijos metodais, naujasis CCPC jutiklis siūlo mažos galios, itin jautrų sprendimą, tinkamą ilgalaikiam dėvėjimui ir greitai veikiančioms atsiliepimams.
Kaip veikia dėvimas akies sekiklis
Įrenginys integruoja mikromasto CCPC jutiklius į akinių rėmus, kad aptiktų smulkius akių judesius ir vokų dinamiką. CCPC laidinės ir lanksčios savybės leidžia nekontaktinį aptikimą: jutiklis fiksuoja elektromagnetinio arba kapacitinio signalo pokyčius, susijusius su vokų padėtimi ir žiobrėjimo laiku. Duomenys apdorojami mašininio mokymosi modeliais, apmokytais pagal akių skaitmeninius biomarkerius, kad būtų atskirtos įprastos svyravimų variacijos nuo klinikškai reikšmingų nuovargio modelių. Klinikinio bandymo metu 15 minučių pažintinių ir audiologinių streso užduočių pakako įrenginiui atskirti chroniško nuovargio turinčius asmenis nuo sveikų kontrolės dalyvių ir glaudžiai atitikti dalyvių savarankiškai pateiktus nuovargio įvertinimus.
Patvirtinti skaitmeniniai biomarkeriai
- Akių užmerkimo trukmė (mikromiegai ir ilgesni užmerkimai)
- Žiobrėjimų dažnio kintamumas (didėjimas arba mažėjimas priklausomai nuo užduoties ir nuovargio būklės)
Šie rodikliai jau siejami su sumažėjusiu budrumu transporto saugos ir profesinės sveikatos tyrimuose; jų integravimas į nematomus dėvimus prietaisus atveria kelią realaus laiko signalams ir rizikos mažinimui.
Paskirtis saugai, medicinai ir žmogaus-sistemos sąveikai
Objektyvus, nuolatinis nuovargio stebėjimas gali pakeisti sprendimų priėmimą aukštos rizikos kontekstuose. Vairuotojams ankstyvas budrumo pablogėjimo įspėjimas galėtų inicijuoti automatizuotą pagalbą arba priverstines poilsio pertraukas. Sveikatos priežiūros ir pamaininio darbo aplinkoje objektyvios nuovargio profiliai gali padėti vadovams planuoti saugesnes pamainas ir gydytojams pritaikyti intervencijas pacientams, sergantiems lėtiniu nuovargiu. Tyrėjų komanda pabrėžia platesnes panaudojimo galimybes, įskaitant žmogaus-mašinos sąsajas ir papildomas neurologinio vertinimo priemones.
Dr. Jaehyun Chung iš Vašingtono universiteto apibūdina sekiklį kaip platformos technologiją: jis optimizuotas nuovargio aptikimui, bet taip pat gali palaikyti pažintinį stebėjimą arba asistuojančias valdymo funkcijas adaptuojamoms sąsajoms. Profesorius Hojun Kim iš Dongguk universiteto Korėjos medicinos kolegijos atkreipia dėmesį, kad itin jautrūs, neinvazyvūs įrankiai gali suteikti kiekybinį priedą prie tradiciškai subjektyvių diagnostikos praktikų.
Trūkumai, tęstinė plėtra ir tolimesni žingsniai
Vis dar išlieka svarbūs iššūkiai. Ergonomika turi atsižvelgti į veido anatomijos įvairovę, kad būtų užtikrintas nuoseklus jutiklio išdėstymas; programinė įranga turi teikti patikimus realaus laiko atsiliepimus ir integruotis su mobiliąja sveikatos ekosistema. Tyrėjų komanda planuoja platesnės apimties validaciją, įskaitant dalyvius su įvairiomis medicininėmis būklėmis ir sunkesnėmis ligomis. Energijos valdymas, ilgalaikis patikimumas ir reguliaciniai keliai nulems, kaip greitai tokie įrenginiai pasieks vartotojų, klinikines ir pramonines rinkas.
Susijusios technologijos — vairuotojų stebėjimo sistemos, infraraudonųjų spindulių vigilancijos jutikliai ir EEG galvos juostos — kiekviena turi papildomų privalumų. CCPC akies jutiklio pranašumas yra mažas energijos suvartojimas, nekontaktinis matavimas ir suderinamumas su įprastais dėvimais akiniais.
Eksperto įžvalgos
Dr. Elena Ruiz, transporto saugai skirta žmogaus veiksnių inžinierė, komentuoja: "Subtilių vokų dinamikos pokyčių ankstyvas aptikimas yra žaidimo keitėjas. Mažos energijos jutiklis, integruotas į akinius, gali pateikti nuolatinius budrumo rodiklius, netrukdydamas naudotojui. Susiejus tą srautą su adaptaciniais įspėjimais ar transporto priemonės intervencijomis galima sumažinti avarijas, kurias sukelia išsekimas."
Dr. Ruiz priduria, kad multidisciplininė validacija — derinant fiziologinius, elgsenos ir kontekstinius duomenis — bus būtina, kad būtų išvengta klaidingų teigiamų signalų ir kad įspėjimai būtų pritaikyti operaciniams kontekstams.
Išvada
CCPC pagrindu sukurtas išmanus akies jutiklis žymi reikšmingą pažangą realaus laiko nuovargio aptikime. Matuodamas patvirtintus akių biomarkerius neinvaziškai ir taikydamas mašininį mokymąsi siekiant sukurti veiksmingas įžvalgas, šis dėvimas koncepcija gali pagerinti saugumą transporte, optimizuoti treniruočių ir poilsio procesus sporte bei suteikti objektyvių priemonių klinikiniam nuovargio įvertinimui. Ergonomikos tobulinimas, programinės įrangos integracija ir klinikinė validacija nulems, kaip greitai ši technologija pereis iš laboratorinių demonstracijų į plačią diegimą transporto priemonėse, darbo vietose ir sveikatos priežiūros sistemoje.
Šaltinis: advancedsciencenews
Komentarai